CN101539044B - 用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置 - Google Patents

用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置 Download PDF

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Abstract

公开一种用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置，所述发动机校正燃料喷射量。该电控窜缸混合气返回装置设有电控通风阀和控制单元。电控通风阀调节窜缸混合气的流量。控制单元控制所述通风阀。所述控制单元控制所述通风阀的开度使得所述通风阀的开度的实际值保持在通风阀的开度的要求值。所述控制单元基于进气量和实际空燃比相对于目标空燃比的增浓的程度校正所述要求值，所述进气量为供给到所述内燃发动机的燃烧室内的空气量。

Description

用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置，其中设定燃料喷射量的校正值使得当实际空燃比相对于目标空燃比偏离至浓侧时实际空燃比接近目标空燃比。更具体地，本发明涉及一种窜缸混合气返回装置，其具有用于调节从内燃发动机曲柄室内部供给到进气通道内的窜缸混合气的流量的电控通风阀。
背景技术
日本特开专利公报No.2006-52664公开了一种用于内燃发动机的窜缸混合气返回装置。该窜缸混合气返回装置大致设有：第一通风通道，其将进气通道在节气门下游的部分连接至曲柄室，从而将曲柄室中的窜缸混合气供给到进气通道内；第二通风通道，其将进气通道在节气门上游的部分与连接至曲柄室，从而将进气供给到进气通道内；以及电控通风阀，其用于调节经过第一通风通道的窜缸混合气的流量。在内燃发动机的运转期间，基于发动机运转状态设定窜缸混合气流量的要求值，且控制通风阀的开度使得窜缸混合气的实际流量变成要求值。
当稀释的燃料在曲柄室中以高燃料稀释比率从发动机润滑油蒸发时，曲柄室中大量燃料随窜缸混合气一起供给到进气通道内，因此实际空燃比相对于目标空燃比过度增浓。因此，认为当发动机润滑油的燃料稀释比率高时，可关闭通风阀以停止窜缸混合气供给到进气通道内。然而，由于曲柄室没有通风，所以该方法不是有效的方法。
在上述公报公开的窜缸混合气返回装置中，当喷射器的所需喷射时间低于最短喷射时间时，实际喷射时间固定在最短喷射时间，且控制通风阀使得实际空燃比接近目标空燃比，从而抑制空燃比停留在过度增浓的状态。然而，即使当空燃比过度增浓直到所需喷射时间降到最短喷射时间以下时，通风阀未受控制。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置，其能够适当抑制出现当曲柄室通风时空燃比过度增浓的状态。
为了达到前述目的并且根据本发明的一个方面，提供一种用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置。所述发动机校正燃料喷射量使得所述燃料喷射量按照实际空燃比相对于目标空燃比的增浓的程度降低。所述装置包括电控通风阀和控制单元。电控通风阀调节所述发动机的曲柄室中的供给到进气通道内的窜缸混合气的流量。控制单元控制所述通风阀。所述控制单元基于发动机运转状态设定所述通风阀的开度的要求值，并控制所述通风阀的开度使得所述通风阀的开度的实际值保持在所述要求值。所述控制单元基于所述增浓的程度和进气量校正所述要求值，所述进气量为供给到所述内燃发动机的燃烧室内的空气量。
附图说明
通过参考以下结合附图对优选实施方式的说明可最好地理解本发明及其目的和优点，其中：
图1是示意性地示出具有根据本发明一个实施方式的电控窜缸混合气返回装置的缸内喷射内燃发动机的构造的图；
图2是示出在图1的缸内喷射内燃发动机低负荷运转时窜缸混合气和进气的流动方式的图；
图3是示出在图1的缸内喷射内燃发动机高负荷运转时窜缸混合气和进气的流动方式的图；
图4A是示出图1的电控窜缸混合气返回装置引起的空燃比变化的正时图；
图4B是示出图1的电控窜缸混合气返回装置引起的空燃比校正值变化的正时图；
图5是示出图4B一部分的正时图；
图6是示出根据图1的缸内喷射内燃发动机的进气量与由返回燃料引起的空燃比提升增浓的程度之间的关系的图表；
图7是示出根据图1的缸内喷射内燃发动机的减少侧校正系数(空燃比的增浓的程度)与由返回燃料引起的出现空燃比过浓的几率之间的关系的图表；
图8是示出图1的缸内喷射内燃发动机的电控单元执行的PCV开度改变程序的第一半的流程图；
图9是示出图1的缸内喷射内燃发动机的电控单元执行的PCV开度改变程序的第二半的流程图；
图10是用于图8和图9所示的PCV开度改变程序的PCV流量要求值的计算映射图；
图11是用于图8和图9所示的PCV开度改变程序的进气校正系数的计算映射图；以及
图12是用于图8和图9所示的PCV开度改变程序的开度校正系数的计算映射图。
具体实施方式
参考图1至图12说明根据本发明一个实施方式的用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置。本实施方式的窜缸混合气返回装置应用于车用缸内喷射内燃发动机。
如图1所示，缸内喷射发动机10设有通过燃烧由空气和燃料组成的空燃混合气来产生动力的发动机机体20、用于将外部空气吸入发动机机体20内的进气装置40、用于将发动机机体20中的窜缸混合气供给到进气装置40内的电控窜缸混合气返回装置50以及作为控制单元用于整体控制这些装置的电控单元60。
发动机机体20设有气缸体21、曲轴箱22、油盘23、气缸盖24和盖罩25。由经由喷射器27直接喷射到燃烧室31内的燃料和经由进气装置40供给到燃烧室31内的空气组成的空燃混合气在气缸体21内燃烧。曲轴箱22和气缸体21支承曲轴26。油盘23储存发动机油。气缸盖24包括布置于其中的构成气门操作***的部件。盖罩25阻止发动机油飞溅到外部。曲柄室32由气缸体21和曲轴箱22形成，且气门操作***33由气缸盖24和盖罩25形成。曲柄室32和气门操作***33经形成在气缸体21中的连通室34互相连接。
进气装置40设有进气口41、空气滤清器42、进气管43、节气门体44以及进气歧管46。进气口41将外部空气吸入进气装置40内。空气滤清器42捕集经进气口41吸入的空气(下文称为“进气”)中的杂质。节气门体44通过开启和关闭节气门45调节进气的流量。进气管43将处于空气滤清器42进气下游的部分连接至处于节气门体44进气上游的部分。进气歧管46将处于节气门体44进气下游侧的部分连接至气缸盖24的进气上游的部分。进气歧管46具有稳压罐47以及多个支管48，经过节气门体44的进气聚集在稳压罐47中，稳压罐47中的进气经多个支管48供给到气缸盖24的各个进气口内。亦即，在进气装置40中，进气经其供给到发动机机体20内的进气通道49由进气口41中的通道、空气滤清器42中的通道、进气管43中的通道、节气门体44中的通道以及进气歧管46中的通道构成。
窜缸混合气返回装置50具有以下三个功能：(1)将从燃烧室31流出后流入曲柄室32的窜缸混合气供给至进气装置40中的节气门45的进气下游侧；(2)将经空气滤清器42过滤的进气从进气装置40中的节气门45的进气上游侧供给至曲柄室32内部；以及，(3)调节发动机机体20中供给到进气装置40内的窜缸混合气的流量。
具体地，窜缸混合气返回装置50设有第一通风通道51，该通道是用于将曲柄室32中的窜缸混合气从气门操作室33内部供给至稳压罐47内部的通道，且该通道形成用来将盖罩25连接至稳压罐47。窜缸混合气返回装置50进一步设有第二通风通道52，进气管43中的进气经其供给到气门操作室33内且进气从气门操作室33内部供给至进气管43内部。形成第二通风通道52从而将盖罩25连接至进气管43。窜缸混合气返回装置50进一步设有PCV阀(曲轴箱强制通风阀)53，其用于调节从气门操作室33内部流向稳压罐47内部的窜缸混合气的流量。PCV阀53设置在盖罩25中并改变第一通风通道51的流动通道的横截面面积。在相同的发动机工况下，当PCV阀53的开度(下文称为“PCV开度TB”)增加时，从气门操作室33内部供给至稳压罐47内部的窜缸混合气的流量也增加。
如图2所示，发动机低负荷运转时在节气门45的进气下游侧上产生大的负压，因此曲柄室32中的窜缸混合气如实心箭头所示经由连通室34、气门操作室33以及第一通风通道51流入稳压罐47。此时，进气如空心箭头所示从进气管43内部经由第二通风通道52流至气门操作室33。
如图3所示，发动机高负荷运转时曲柄室32和气门操作室33中产生大的压力，因此曲柄室32中的窜缸混合气经由连通室34、气门操作室33以及第一进气通道51流入稳压罐47，且同时气门操作室33中的窜缸混合气如空心箭头所示经由第二通风通道52流入进气管43。
如图1所示，电控单元60输入从加速器位置传感器61、曲柄位置传感器62、空气流量计63、节气门位置传感器64、冷却液温度传感器65以及空燃比传感器66输出的信号。这些传感器61至66协助电控单元60执行的对发动机10的控制。加速器位置传感器61输出对应于车辆加速器踏板下压量(下文称为“加速器操作量AC”)的信号。曲柄位置传感器62输出对应于曲轴26转速(下文称为“发动机转速NE”)的信号。空气流量计63输出对应于流经进气通道49的进气的质量流量(下文称为“进气流量GF”)的信号。节气门位置传感器64输出对应于节气门45的开度(下文称为“节气门开度TA”)的信号。冷却液温度传感器65输出对应于用于冷却发动机机体20的发动机冷却液温度(下文称为“冷却液温度THW”)的信号。空燃比传感器66基于排气中的氧浓度输出对应于空燃混合气的空燃比(下文称为“空燃比AF”)的信号。
电控单元60基于来自传感器61至66的检测结果获得来自驾驶者的请求以及发动机运转状态以执行各种控制，例如用于调节进气流量GF的节气控制、用于调节喷射器27的燃料喷射量(下文称为“喷射量QI”)的喷射控制、用于使空燃混合气的空燃比AF接近目标值的空燃比控制以及用于调节发动机机体20中供给到进气装置40内的窜缸混合气的流量(下文称为“PCV流量GB”)的通风控制。
在节气控制中，电控单元60基于加速器操作量AC和发动机转速NE获得发动机负荷的要求值，将对应于该要求值的进气流量GF设为目标值，并控制节气门45的开度使得来自空气流量计63的进气流量接近该目标值。
在喷射控制中，电控单元60基于来自空气流量计63的进气流量GF获得供给到燃烧室31内的空气量(下文称为“进气量GA”)以基于进气量GA将燃料喷射量QI设定为基本喷射量QIB，在燃料喷射量QI中目标值为空燃混合气的空燃比。电控单元60设定喷射量QI的最终要求值(下文称为“喷射量的要求值QIT”)，在喷射量QI的最终要求值中，基于另一控制设定的校正喷射量QIF反映在基本喷射量QIB中，并控制喷射器27使得实际喷射量QI(下文称为“喷射量的实际值QIR”)变成要求值QIT。
在通风控制中，电控单元60基于发动机负荷和发动机转速NE设定所需的PCV流量GB(下文称为“PCV流量的要求值GBT”)。电控单元60将以下情况时的PCV开度TB设为PCV开度TB的要求值(下文称为“PCV开度的要求值TBT”)：在该开度下实际PCV流量GB(下文称为“PCV流量的实际值GBR”)被估测为保持在要求值GBT。并且，电控单元60控制PCV阀53的开度使得实际PCV开度TB(下文称为“PCV开度的实际值TBR”)保持在要求值TBT。可在任意给定时间获得发动机负荷作为实际进气量与可供给到燃烧室31内的进气量的最大值的比率的指标或喷射器27的喷射量QI的实际值(喷射量QI的要求值)与喷射器27的喷射值QI的最大值的比率的指标。
在空燃比控制中，电控单元60基于目标空燃比AF(下文称为“空燃比目标值AFT”)与来自空燃比传感器66的空燃比AF(下文称为“空燃比实际值AFR”)之间的偏离量和偏离趋势设定用于基本喷射量QIB的校正系数。用该校正系数校正基本喷射量QIB，从而计算出用于使空燃比实际值AFR接近目标值AFT的校正喷射量QIF。
进一步地，在空燃比控制中，电控单元60执行空燃比反馈控制以计算用于喷射量QI的校正系数(下文称为“空燃比校正值FAF”)，其用来补偿空燃比实际值AFR从空燃比目标值AFT的暂时偏离。电控单元60进一步执行空燃比学习控制以计算用于喷射量QI的校正系数(下文称为“空燃比学习值FAG”)，其用来补偿空燃比实际值AFR从空燃比目标值AFT的恒态偏离。
现在将参考图4A至图5详细说明空燃比反馈控制。图4A和图4B示出空燃比实际值AFR和空燃比校正值FAF相对于时间轴的变化。图5示出图4B的空燃比校正值FAF的一部分变化。
如图4A和图4B所示，当空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧时(在时间t11之前、时间t12与时间t13之间、时间t14与时间t15之间以及时间t16之后)，例如相对于化学计量空燃比偏离至浓侧时，将空燃比校正值FAF设为小于喷射量QI的基准值“1”，使得喷射量QI减少。同时，当空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至稀侧时(在时间t11与时间t12之间、时间t13与时间t14之间以及时间t15与时间t16之间)，将空燃比校正值FAF设为大于喷射量QI的基准值“1”，使得喷射量QI增加。
具体地，采用以下方式修正空燃比校正值FAF。
在图4A中，空燃比实际值AFR在时间t12与时间t13之间相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧。此时，如图5中时间t13之前的区域所示，对每个预定的计算时间段从空燃比校正值FAF减去渐变值FAL1。亦即，当空燃比校正值FAF位于点P1时，减去渐变值FAL1，从而执行修正使得空燃比校正值FAF位于点P2。持续以该方式修正空燃比校正值FAF直到时间t13为止，从而空燃比实际值AFR从相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧的状态变为偏离至稀侧的状态。
接下来，当通过空燃比传感器66检测到上述变化时，如图5中紧接时间t13之后的区域所示对空燃比校正值FAF加上快速变化值FAR2。亦即，当空燃比校正值FAF位于点P3时，对空燃比FAF加上快速变化值FAR2，从而执行修正使得空燃比校正值FAF位于点P4。以该方式执行空燃比校正值FAF的修正，从而空燃比校正值FAF从减少喷射量QI的值(小于基准值“1”)变为增加喷射量QI的值(大于基准值“1”)。将快速变化值FAR2设定为防止空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT从稀侧快速转化至浓侧的值。因此，如上所述，同样在对空燃比校正值FAF加上快速变化值FAR2之后，空燃比实际值AFR暂时保持在相对于空燃比目标值AFT偏离至稀侧的状态(图4A中从时间t13至时间t14的时段)。
接下来，如图4A所示，在从时间t13至时间t14的时段，空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至稀侧。此时，如图5中时间t13与时间t14之间的区域所示，对于每个预定的计算时段对空燃比校正值FAF加上渐变值FAR1。亦即，当空燃比校正值FAF位于点P4时，加上渐变值FAR1，从而执行修正使得空燃比校正值FAF位于点P5。以该方式持续修正空燃比校正值FAF，从而空燃比实际值AFR从相对于空燃比目标值AFT偏离至稀侧的状态变为偏离至浓侧的状态(图4A中时间t14)。
接下来，当通过空燃比传感器66检测到上述变化时，如图5中紧接着时间t14之后的区域所示，将空燃比校正值FAF减去快速变化值FAL2。亦即，当空燃比校正值FAF位于点P6时，将空燃比校正值FAF减去快速变化值FAL2，从而执行修正使得空燃比校正值FAF位于点P7。以该方式执行空燃比校正值FAF的修正，从而空燃比校正值FAF从增加喷射量QI的值(大于基准值“1”)变为减少喷射量QI的值(小于基准值“1”)。将快速变化值FAL2设定为防止空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT从浓侧快速转化至稀侧的值。因此，如上所述，同样在将空燃比校正值FAF减去快速变化值FAL2之后，空燃比实际值AFR暂时保持在相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧的状态(图4A中从时间t14至时间t15的时间段)。
在采用以上所示方式执行空燃比反馈控制的同时采用以下方式执行空燃比学习控制。
当不存在空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT恒态偏离至浓侧和稀侧中的任一侧的趋势时，空燃比校正值FAF相对于“1”在浓侧与稀侧之间波动；因此，空燃比校正值FAF在这种情况下的平均值表现为等于“1”的值，“1”大致为基准值。同时，例如由于喷射器27的个体差异或老化，当空燃比实际值AFR倾向于相对于空燃比目标值AFT恒态偏离至浓侧和稀侧中的任一侧时，空燃比校正值FAF相对于不同于基准值“1”的值在浓侧与稀侧之间波动，因此，空燃比校正值FAF的平均值收敛至不同于基准值“1”的值。如上所述，当空燃比实际值AFR与空燃比目标值AFT之间不存在恒态偏离时与当实际值AFR与目标值AFT之间出现恒态偏离时相比，空燃比校正值FAF的平均值有所不同。因此，基于该事实，可发现实际值AFR与目标值AFT倾向于恒态偏离。
当空燃比校正值FAF的平均值小于预先设定为小于基准值“1”的预定值α时，判定空燃比实际值AFR倾向于相对于空燃比目标值AFT恒态偏离至浓侧，因此，为了消除该趋势，对空燃比学***均值不小于预先设定为大于基准值“1”的预定值β时，判定空燃比实际值AFR倾向于相对于空燃比目标值AFT恒态偏离至稀侧，因此，为了消除该趋势，对空燃比校正值FAF的平均值进行修正。当空燃比校正值FAF的平均值在不小于预定值α和小于预定值β的范围之内时，判定不存在空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧和稀侧的趋势，因此，保持此时的空燃比学习值FAG。以上述方式对根据发动机负荷大小设定的多个学习区域中的每个区域执行空燃比学习值FAG的修正。亦即，当实际发动机负荷的大小对应于给定的学习区域时，对该学习区域中的空燃比学习值FAG进行修正。
以上述方式计算出的空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG作为校正喷射量QIF反映在上述喷射控制中的基本喷射量QIB中。由于空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG被设为用于基本喷射量QIB的校正系数，所以空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG在其中彼此结合的单一校正系数(下文称为“空燃比校正系数kFA”)作为校正喷射量QIF反映在基本喷射量QIB中。亦即，当基于空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG的空燃比校正系数kFA为用于使空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧接近目标值AFT的值时，空燃比校正系数kFA作为校正喷射量QIF反映在基本喷射量QIB中，从而将基本喷射量QIB校正至减少侧。同时，当基于空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG的空燃比校正系数kFA为用于使空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至稀侧接近目标值AFT的值时，空燃比校正系数kFA作为校正喷射量QIF反映在基本喷射量QIB中，从而将基本喷射量QIB校正至增加侧。
将参考图6和图7说明解决本发明的问题的方式。图6和图7示出这种情形：稀释的燃料从发动机油蒸发，且曲柄室32中预定量的窜缸混合气供给到进气通道49内。
在这些状况下，供给到燃烧室31内的燃料量(下文称为“室内燃料量QZ”)为喷射器27的喷射量的实际值QIR和与窜缸混合气一起供给到进气通道49内的返回燃料量的结合，因此，空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT基本偏离至浓侧。以该方式计算出空燃比校正系数kFA从而在空燃比控制中消除向浓侧的偏离，且空燃比校正系数kFA反映在喷射控制中的基本喷射量QIB中，从而空燃比实际值AFR接近空燃比目标值AFT。
然而，当空燃比实际值AFR由于过大的返回燃料量QR而相对于空燃比目标值AFT过度偏离至浓侧时，如上所述通过空燃比控制计算空燃比校正系数kFA以消除该偏离。然而，由于空燃比的校正值FAF不能对应于空燃比实际值AFR的变化，所以空燃比实际值AFR不能正确地接近空燃比目标值AFT，亦即，没有正确地执行空燃比控制。在以下说明中，将以下状态称为“过浓”：由于窜缸混合气包含的返回燃料的原因，空燃比实际值AFR增浓至使空燃比控制没有被正确地执行的程度。即使空燃比实际值AFR没有增浓至使空燃比控制没有被正确执行的程度，也可认为当实际值AFR相对于目标值AFT的增浓的程度超过预设的允许范围时的状态为“过浓”。
在本实施方式的窜缸混合气返回装置50中，出现空燃比过浓的可能性主要依赖于进气量GA和空燃比的增浓的程度(空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT相对于浓侧的偏离度)。针对该依赖性，基于进气量GA和增浓的程度校正PCV开度TB，从而抑制空燃比出现过浓。
作为用于通过空燃比控制来降低喷射量QI的值而计算出的空燃比校正系数kFA(下文称为为减少侧校正系数kFL)反映了空燃比的增浓的程度。对此，利用减少侧校正系数kFL作为空燃比增浓的程度的指标，基于进气量GA和增浓的程度校正PCV开度。
返回燃料对空燃混合气的比例随着进气量GA的降低而增加。因此，返回燃料对空燃比实际值AFR的影响、亦即返回燃料使空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧的程度(下文称为“提升增浓的程度”)也随着返回燃料对空燃混合气的比例增加而增加。
如图6所示，本发明人已确认提升增浓的程度关于进气量GA的变化趋势在进气量GA小于第一基准量GA1的区域与进气量GA不小于第一基准量GA1的区域之间不同。亦即，当进气量GA小于第一基准量GA1时，返回燃料引起的提升增浓的程度很大，并且提升增浓的程度的变化很大，且提升增浓的程度关于进气量GA的变化变得相当小。同时，当进气量GA不小于第一基准量GA1时，返回燃料引起的提升增浓的程度表现出随着进气量GA增加而逐渐变小的趋势。当进气量GA不小于大于第一基准量GA1的第二基准量GA2时，返回燃料引起的提升增浓的程度很小，并且提升增浓的程度关于进气量GA的变化变得相当小。第一基准量GA1对应于当发动机负荷处于低负荷区域时的进气量GA，且第二基准量GA2对应于当发动机负荷处于高负荷区域时的进气量GA。例如通过实验预先获得这些基准量。
同时，当返回燃料在空燃比实际值AFR相对于空燃比目标值AFT偏离至浓侧的同时供给到进气通道49内时，空燃比实际值AFR进一步增浓。因此，由于返回燃料而出现空燃比过浓的可能性(下文称为“出现过浓的几率”)按照空燃比增浓的程度增加。
如图7所示，本发明人已确认提升增浓的程度关于作为增浓的程度的减少侧校正系数kFL变化的趋势在以下两个区域之间不同：一是减少侧校正系数kFL小于基准校正系数kFL1的区域，亦即，增浓的程度小于基准程度的区域，一是减少侧校正系数kFL不小于基准校正系数kFL1的区域，亦即，增浓的程度等于或大于基准程度的区域。亦即，当减少侧校正系数kFL小于基准校正系数kFL1，出现过浓的几率很小，并且出现过浓的几率关于减少侧校正系数kFL的变化也变得相当小。同时，当减少侧校正系数kFL不小于基准校正系数kFL1时，出现过浓的几率表现为随着减少侧校正系数kFL增加而逐渐变大的趋势。例如通过实验预先掌握基准校正系数kFL1。
上述基于进气量GA和增浓的程度对PCV开度TB的校正依靠用于PCV开度TB的校正系数完成，所述校正系数的计算是基于图6所示提升增浓的程度关于进气量GA变化的趋势以及图7所示提升增浓的程度关于减少侧校正系数kFL变化的趋势。
现在将参考图8至图12说明电控单元60对PCV阀53执行控制的具体示例。图8和图9所示的PCV开度改变程序示出作为通风控制之一执行的程序的流程并由电控单元60在每个预定的控制循环中反复执行。
如图8所示，在PCV开度改变程序中，首先基于发动机负荷和发动机转速NE设定PCV开度的基本值(步骤S110)。具体地，将发动机负荷和发动机转速NE应用于预先储存在电控单元60中并用来计算PCV流量的要求值GBT的映射图，从而计算出此时与发动机运转状态一致的PCV流量GB(PCV流量的要求值GBT)。然后，基于节气门开度TA和发动机转速NE、亦即基于影响PCV流量GB的参数，计算出使PCV流量的实际值GBR与计算出的要求值GBT相同所需的PCV开度，并且将计算出的PCV开度TB设定为PCV开度TB的基本值。
上述用来计算PCV流量的要求值GBT的映射图构造成如图10所示。该映射图上，为发动机负荷和发动机转速NE的一个组合设定一个要求值GBT，且对应于发动机负荷和发动机转速NE的每个组合的要求值GBT设定在发动机10的整个运转区域中，亦即，图10中用虚线包围的内部区域中。曲线GBT1至GBT5分别表示PCV流量的要求值GBT相同，且这些曲线中要求值GBT的大小关系按以下表达式设定：
GBT1＞GBT2＞GBT3＞GBT4＞GBT5(1)
进一步地，PCV流量的要求值GBT设定在PCV流量的要求值GBT不同的两条相邻曲线之间，例如，在曲线GBT1与曲线GBT2之间，从而从要求值GBT大的曲线(曲线GBT1)逐渐降低至要求值GBT小的曲线(曲线GBT2)。除这种设定外，例如，在PCV流量的要求值GBT不同的两条相邻曲线之间，PCV流量的要求值GBT可以是这两条相邻的曲线之一上的值。
进一步地，在图10所示的映射图上，将发动机负荷和发动机转速NE与PCV流量的要求值GBT的关系设定如下。亦即，当发动机负荷在中负荷区域内时将要求值GBT设为最大值，要求值GBT随着发动机负荷从中负荷区域转移至高负荷区域而逐渐降低。在最高负荷区域内将要求值GBT设定为最小值。此外，要求值GBT随着发动机负荷从中负荷区域转移至高负荷区域而逐渐降低。在低负荷区域的高转速低负荷区域中，将要求值GBT设为小于其他低负荷区域。
如图8所示，从所述映射图计算出PCV流量的要求值GBT(步骤S110)，并且此后判断发动机油的燃料稀释比率是否高于基准稀释比率(步骤S120)。当燃料稀释比率低时，与窜缸混合气一起供给到燃烧室31内的返回燃料的返回燃料量QR降低。在此类状况下，预知将不会出现空燃比实际值AFR由于窜缸混合气输入到进气通道49内而过浓。亦即，预知即使不执行用于降低PCV开度TB的校正在随后的程序中也不存在特殊问题。因此，在步骤S120中的判断程序中，为了避免对PCV开度TB进行不必要的校正，基于燃料稀释比率判断校正PCV开度的必要性。亦即，预先将基准稀释比率设为用于判断燃料稀释比率是否增加至使返回燃料量QR超出允许范围的程度的值。
在步骤S120中的判断程序中，当判断燃料稀释比率高于基准稀释比率时，判断来自冷却液温度传感器65的冷却液温度THW是否高于基准温度(步骤S130)。当冷却液温度THW低于基准温度时，稀释的燃料不会从发动机油蒸发。这些状况下，预知不会出现空燃比实际值AFR由于窜缸混合气供给到进气通道49内而过浓。亦即，预知即使不执行用于降低PCV开度TB的校正在随后的程序中也不存在特殊问题。因此，在步骤S130中的判断程序中，为了避免对PCV开度TB进行不必要的校正，基于冷却液温度THW判断校正PCV开度TB的必要性。亦即，预先将基准温度设为用于判断稀释的燃料是否蒸发的值。
当步骤S120和S130的判断程序中的各种条件成立时，通过步骤S140至S180的程序计算出用于PCV开度TB的基本值的校正系数(下文称为“开度校正系数kTB”)，并且将基于开度校正系数kTB计算出的值和PCV开度TB的基本值(以下称为“PCV开度TB的变化值”)设为PCV开度的要求值TBT。同时，当判定步骤S120或S130的判断程序中的任一个条件不成立时，通过步骤S190的程序将PCV开度的基本值设为PCV开度的要求值TBT。
在步骤S180或S190的程序之后，对PCV阀53执行控制使得PCV开度的实际值TBR保持于在步骤S180或步骤S190中设定的要求值(步骤S200)。
下面详细说明步骤S140至步骤S180的程序。
首先，基于进气量GA计算出进气校正系数kGA作为用于PCV开度TB的校正系数(步骤S140)，进气量GA基于空气流量计63检测到的值获得。具体地，进气量GA应用于预先储存在电控单元60中并用来计算进气校正系数kGA的映射图，并基于该映射图计算出进气校正系数kGA。
例如，上述用于计算进气校正系数kGA的映射图可构造为如图11所示。该映射图上进气量GA与进气校正系数kGA之间的关系基于上述如图6所示的提升增浓的程度关于进气量GA的变化趋势构成如下。
在进气量GA小于第一基准量GA1的区域中，返回燃料引起的提升增浓的程度很大。在进气量GA小于第一基准量GA1的区域中，就降低出现空燃比过浓的可能性的需要及促进曲柄室32内部通风的需要而言，认为需优先考虑前一需要。因此，可以讲基于进气量GA向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度优选地相当大。因此，对应于进气量GA小于第一基准量GA1的区域的进气校正系数kGA大于对应于以下区域的进气校正系数kGA：进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域，以及进气量GA不小于第二基准量GA2的区域；使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度变大。亦即，当进气校正系数kGA被设定在“0”与“1”之间的范围内时，在进气量GA小于第一基准量GA1的区域中，将进气校正系数kGA设为最大值“1”，使得关于PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度变大。进气校正系数kGA的上限可设为大于“1”的值。这种情况下，在进气量GA小于第一基准量GA1的区域中，将进气校正系数kGA设为大于“1”的值。
在进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域中，返回燃料引起的提升增浓的程度表现为随着进气量GA增加而逐渐变小的趋势。在进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域中，认为降低出现空燃比过浓的可能性的需要和促进曲柄室32内部通风的需要都可被满足。因此，可以讲基于进气量GA向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度优选地随着进气量GA增加而减少。因此，将对应于进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域的进气校正系数kGA设为随着进气量GA增加而逐渐变小。亦即，当进气校正系数kGA被设定在“0”与“1”之间的范围内时，将进气校正系数kGA设为从“1”至“0”逐渐变小，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度逐渐变小。
在进气量GA不小于第二基准量GA2的区域中，返回燃料引起的提升增浓的程度很小。亦即，在进气量GA不小于第二基准量GA2的区域中，就降低出现空燃比过浓的可能性的需要及促进曲柄室32内部通风的需要而言，认为需优先考虑后一需要(因认为不必满足前一需要)。因此，可以讲基于进气量GA向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度优选地相当小。因此，对应于进气量GA不小于第二基准量GA2的区域的进气校正系数kGA小于对应于以下区域的进气校正系数kGA：进气量GA小于第一基准量GA1的区域，以及进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度变小。亦即，当进气校正系数kGA被设定在“0”与“1”之间的范围内时，在进气量GA不小于第二基准量GA2的区域中将进气校正系数kGA设为“0”，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度变成最小值。进气校正系数kGA的下限可设为大于“0”的值，且在这种情况下，在进气量GA不小于第二基准量GA2的区域中将进气校正系数kGA设为该大于“0”的值，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度变成最小值。
在步骤S150中，将减少侧校正系数kFL乘以进气校正系数kGA，并将计算结果值设为中间校正系数kTL。亦即，将反映了提升增浓的程度关于进气量GA的变化趋势(增浓的程度)的减少侧校正系数kFL设为中间校正系数kTL。将通过空燃比控制计算出的修匀的减少侧校正系数kFL用作其上将反映进气校正系数kGA的减少侧校正系数kFL。可利用例如在空燃比控制中计算出的在先计算时段中的减少侧校正系数kFL和当前计算时段中的减少侧校正系数kFL来完成减少侧校正系数kFL的修匀。可替代地，可将在空燃比控制中计算出的在先计算时段中的空燃比校正值FAF和空燃比学习值FAG以及当前计算时段中的这些值分别修匀以基于它们计算减少侧校正系数kFL。
在步骤S160中，基于在步骤S150中计算出的中间校正系数kTL计算出开度校正系数kTB，其为用于PCV开度TB的校正系数。具体地，中间校正系数kTL应用于预先储存在电控单元60中并用来计算开度校正系数kTB的映射图，且基于该映射图计算出开度校正系数kTB。
例如，用于计算开度校正系数kTB的映射图可构造为如图12所示。在该映射图上，中间校正系数kTL与开度校正系数kTB之间的关系基于上述如图7所示的出现过浓的几率关于减少侧校正系数kFL的变化趋势构成如下。
在中间校正系数kTL小于基准校正系数kFL1的区域中，返回燃料引起的出现过浓的几率很小。亦即，在中间校正系数kTL小于基准校正系数kFL1的区域中，就降低出现空燃比过浓的可能性的需要及促进曲柄室32内部通风的需要而言，需优先考虑后一需要。因此，可以讲基于中间校正系数kTL向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度优选地相当小。因此，对应于中间校正系数kTL小于基准校正系数kTL1的区域的开度校正系数kTB大于对应于中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域的开度校正系数kTB。亦即，当开度校正系数kTB设定在“0”与“1”之间的范围内时，向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度为最小值，且将开度校正系数kTB设为“1”以防止PCV开度TB被校正以接近阀关闭侧。开度校正系数kTB的上限可设为大于“1”。这种情况下，将开度校正系数kTB设为大于“1”的值，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度为最小值。
接下来，在中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域中，返回燃料引起出现过浓的几率表现为随着中间校正系数kTL增加而逐渐变大的趋势。亦即，在中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域中，认为降低出现空燃比过浓的可能性的需要和促进曲柄室32内部通风的需要都可被满足。因此，可以讲基于中间校正系数kTL随着中间校正系数kTL增加向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度优选地逐渐变大。因此，将对应于中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域的开度校正系数kTB设为随着中间校正系数kTL增加而逐渐变小。亦即，当开度校正系数kTB设定在“0”与“1”之间的范围内时，将开度校正系数kTB设为从“1”至“0”逐渐变小，使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度逐渐变大。
如上所述，将开度校正系数kTB设为用于降低由返回燃料引起的出现空燃比过浓的可能性的值，并同时基于发动机运转状态设为不会引起向PCV开度TB的阀关闭侧过度校正的值，亦即，PCV开度TB的基本值。亦即，在通过向PCV开度TB的阀关闭侧的校正可靠地抑制出现空燃比过浓的同时，设定开度校正系数kTB使得曲柄室32内部通风的需要尽可能被满足。换言之，设定开度校正系数kTB，使得允许可靠地抑制出现空燃比过浓的最小值与相邻程度中的任一个被确保为向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度，从而可尽可能抑制曲柄室32中的通风程度由于PCV开度TB的校正而减小。
将PCV开度TB的基本值乘以开度校正系数kTB(步骤S170)，并且将计算结果值设为PCV开度TB的变化值。将PCV开度TB的变化值设为PCV开度的要求值TBT(步骤S180)。
如上所述，在本实施方式的PCV开度改变程序中，采用以下方式计算出开度校正系数kTB。亦即，基于进气量GA计算进气校正系数kGA。计算出的进气校正系数kGA反映在减少侧校正系数kFL中以计算校正系数kFL。基于计算出的校正系数kFL计算开度校正系数kTB。
本实施方式具有以下优点。
(1)在本实施方式中，基于进气量GA和减少侧校正系数kF(增浓的程度)校正PCV开度TB的基本值使得PCV开度TB减小。因此，可靠地抑制了出现空燃比过浓。此外，基于发动机运转状态设定PCV开度TB的要求值，亦即，校正PCV开度TB的基本值，从而实现抑制过浓。由此，与PCV阀53在发动机油的燃料稀释比率高时完全关闭的情况不一样，在使曲柄室32内部通风的同时可靠地抑制了出现空燃比过浓。
(2)在本实施方式中，PCV开度TB的基本值被校正为随着进气量GA降低而进一步接近阀关闭侧上的值。亦即，随着返回燃料引起的空燃比提升增浓的程度变大，通过控制PCV阀53降低返回燃料量QR。因此，可靠地抑制了空燃比实际值AFR出现过浓。
(3)在本实施方式中，进气校正系数kGA关于进气量GA变化的趋势(向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度)在进气量GA小于第一基准量GA1的区域与进气量GA不小于第一基准量GA1的区域之间不同。因此，PCV开度TB被校正以保持在对应于返回燃料对空燃比实际值AFR的影响的级别。此外，能可靠地抑制曲柄室32内部的通风程度由于向PCV开度TB的阀关闭侧的过度校正而不必要地降低。
(4)在本实施方式中，在进气量GA小于第一基准量GA1的区域中，设定进气校正系数kGA使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度为最大值。亦即，将对应于进气量GA小于第一基准量GA1的区域的向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度设为大于对应于以下区域的向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度：进气量GA不小于第一基准量GA1并小于第二基准量GA2的区域，以及进气量GA不小于第二基准量GA2的区域。因此，可靠地抑制了空燃比实际值AFR出现过浓。
(5)在本实施方式中，在进气量GA不小于第一基准量GA1的区域中，基于进气量校正系数kGA向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度随着进气量GA增加而减小。因此，可靠地抑制了供给到进气通道49内的窜缸混合气的量不必要地降低，亦即，可靠地抑制了曲柄室32内部的通风程度不必要地降低。
(6)在本实施方式中，在进气量GA不小于第二基准量GA2的区域中，设定进气校正系数kGA使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度为最小值。亦即，设定进气校正系数kGA以防止PCV开度TB的基本值被校正以接近阀关闭侧。因此，可靠地抑制了供给到进气通道49内的窜缸混合气量不必要地降低，亦即，可靠地抑制了曲柄室32内部的通风程度不必要地降低。
(7)在本实施方式中，PCV开度TB的基本值被校正以随着减少侧校正系数kFL(空燃比的增浓的程度)增加而进一步接近作为中间校正系数kTL的阀关闭侧上的值。亦即，随着由返回燃料量引起的出现空燃比过浓的几率变大，通过控制PCV阀53降低返回燃料量QR。因此，可靠地抑制了出现空燃比实际值AFR过浓。
(8)在本实施方式中，开度校正系数kTB(向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度)改变成作为减少侧校正系数kFL的中间校正系数kTL的趋势在中间校正系数kTL小于基准校正系数kFL1的区域与中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域之间不同。因此，PCV开度TB被校正以保持在对应于返回燃料对空燃比实际值AFR的影响的级别。此外，能可靠地抑制曲柄室32内部的通风程度由于向PCV开度TB的阀关闭侧的过度校正而不必要地降低。
(9)在本实施方式中，在作为减少侧校正系数kFL的中间校正系数kTL小于基准校正系数kFL1的区域中，设定开度校正系数kTB使得向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度为最小值。亦即，设定开度校正系数kTB以防止PCV开度TB的基本值被校正以接近阀关闭侧。因此，可靠地抑制了供给到进气通道49内的窜缸混合气量不必要地降低，亦即，可靠地抑制了曲柄室32内部的通风程度不必要地降低。
(10)在本实施方式中，在作为减少侧校正系数kFL的中间校正系数kTL不小于基准校正系数kFL1的区域中，基于开度校正系数kTB向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度随着中间校正系数kTL增加而增加。因此，可靠地抑制了空燃比实际值AFR出现过浓。
(11)在进气量GA相当小并且减少侧校正系数kFL相当大的情形下，出现空燃比过浓的可能性很大。然而，在本实施方式中，当进气量GA相当小时，亦即，当进气量GA小于第一基准量GA1时，将基于进气量GA向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度设为最大值。此外，当中间校正系数kTL相当大时，亦即，当中间校正系数kTL从基准校正系数kFL1偏离成相当大时，设定开度校正系数kTB使得基于中间校正系数kTL向PCV开度TB的阀关闭侧的校正的程度大。因此，即使在上述状况下，也可靠地抑制了空燃比实际值AFR出现过浓。
可将上述实施方式修改如下。
在上述实施方式中，计算开度校正系数kTB的步骤可修改如下。亦即，例如，可提供一个计算映射图，在该映射图中预先指定进气量GA及减少侧校正系数kFL(增浓的程度)与开度校正系数kTB之间的关系，并基于该计算映射图可以计算出在任意给定时间的与进气量GA和减少侧校正系数kFL相对应的开度校正系数kTB。
在上述实施方式中，将减少侧校正系数kFL看做空燃比实际值AFR的增浓的程度，并且基于增浓的程度校正PCV开度TB。然而，除此之外，也可基于空燃比传感器66所检测到的空燃比实际值AFR与空燃比目标值AFT之间的偏离量校正PCV开度TB。简而言之，空燃比实际值AFR的增浓的程度不仅可采用上述实施方式所述的方式获得，也可采用任意其他适当的方式获得。
尽管缸内喷射发动机用于上述实施方式中，但本发明可应用于任意类型的发动机，只要其执行以下空燃比控制即可：在该空燃比控制中，基于实际空燃比相对于目标空燃比向浓侧偏离来修正空燃比校正系数使得燃料喷射量减小。此外，所述窜缸混合气返回装置可具有有别于上述实施方式所示的构造，只要其具有电控PCV阀即可。

Claims (13)

1.一种用于内燃发动机的电控窜缸混合气返回装置，其中所述发动机校正燃料喷射量使得所述燃料喷射量按照实际空燃比相对于目标空燃比的增浓的程度降低，所述装置包括：
电控通风阀，其调节所述发动机的曲柄室中的供给到进气通道内的窜缸混合气的流量；以及
控制单元，其用于控制所述通风阀，
其中所述控制单元基于发动机运转状态设定所述通风阀的开度的要求值，并控制所述通风阀的开度使得所述通风阀的开度的实际值保持在所述要求值，
其特征在于：
所述控制单元基于所述增浓的程度和进气量校正所述要求值，所述进气量为供给到所述内燃发动机的燃烧室内的空气量。
2.如权利要求1所述的窜缸混合气返回装置，其中所述控制单元基于所述进气量校正所述要求值，从而抑制窜缸混合气中包含的燃料引起所述实际空燃比相对于所述目标空燃比偏离至浓侧的程度随着所述进气量降低而增加。
3.如权利要求1所述的窜缸混合气返回装置，其中所述控制单元校正所述要求值使得所述要求值随着所述进气量降低而进一步接近阀关闭侧的值。
4.如权利要求3所述的窜缸混合气返回装置，其中所述控制单元使与所述进气量有关的进气校正的程度的变化趋势在所述进气量小于第一基准量的区域与所述进气量大于所述第一基准量的区域之间不同，其中所述进气校正的程度为基于所述进气量使所述要求值接近所述阀关闭侧的程度。
5.如权利要求4所述的窜缸混合气返回装置，其中，在所述进气量小于所述第一基准量的区域中，不论所述进气量如何变化，所述控制单元将所述进气校正的程度保持在最大值。
6.如权利要求4所述的窜缸混合气返回装置，其中，在所述进气量大于所述第一基准量的区域中，随着所述进气量增加所述控制单元减小所述进气校正的程度。
7.如权利要求6所述的窜缸混合气返回装置，其中，在所述进气量大于第二基准量的区域中，所述控制单元设定所述进气校正的程度从而防止所述要求值被校正为接近所述阀关闭侧，所述第二基准量大于所述第一基准量。
8.如权利要求1所述的窜缸混合气返回装置，其中，随着所述增浓的程度变大，所述控制单元校正所述要求值使得所述要求值进一步接近所述阀关闭侧的值。
9.如权利要求1所述的窜缸混合气返回装置，其中所述控制单元使与所述增浓的程度有关的偏离校正的程度的变化趋势在所述增浓的程度小于基准程度的区域与所述增浓的程度大于所述基准程度的区域之间不同，其中所述偏离校正的程度为基于所述增浓的程度使所述要求值接近所述阀关闭侧的程度。
10.如权利要求9所述的窜缸混合气返回装置，其中，在所述增浓的程度小于所述基准程度的区域中，不论所述增浓的程度如何变化，所述控制单元将所述偏离校正的程度保持在最小值。
11.如权利要求9所述的窜缸混合气返回装置，其中，在所述增浓的程度大于所述基准程度的区域中，随着所述增浓的程度增加，所述控制单元增加所述偏离校正的程度。
12.如权利要求1所述的窜缸混合气返回装置，其中，仅当发动机润滑油的燃料稀释比高于基准稀释比时，所述控制单元才基于减小校正值和进气量来校正所述要求值。
13.如权利要求1至12中任一项所述的窜缸混合气返回装置，其中所述控制单元基于指示发动机运转状态的发动机负荷和发动机转速中的至少一个来设定所述要求值，并控制所述通风阀使得所述通风阀的开度的实际值接近所述要求值，其中，当所述控制单元已基于所述增浓的程度和所述进气量校正了所述要求值使得所述要求值接近所述阀关闭侧时，所述控制单元将所述已校正的要求值设为新的要求值并控制所述通风阀使得所述通风阀的开度的实际值接近所述新的要求值。
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